專利名稱：判別可控高壓并聯(lián)電抗器單相接地故障的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電學領域，更具體的說涉及電力系統(tǒng)中的可控高壓并聯(lián)電抗 器單相接地故障的判別方法。
背景技術(shù)：
近年來在500KV及以上特高壓電網(wǎng)中為了限制過電壓和無功平衡以達到 系統(tǒng)安全運行的目的，采用可控高壓并聯(lián)電抗器，它由高漏抗變壓器及空芯 電抗器組成，后者是前者的負載。國內(nèi)首臺可控高壓并聯(lián)電抗器在半年前剛 投入試運行，國外應用也僅在兩年前，所以當前檢測可控高壓并聯(lián)電抗器故 障的保護裝置基本上是空白，有關這方面的技術(shù)文獻也少。南京《電力系統(tǒng) 自動化》雜志第31巻第24期(2007年12月25日)有一篇論文"微機可控 高壓并聯(lián)電抗器保護的研制"(作者屠黎明等)，該文(以下簡稱為可控電抗 器現(xiàn)有傳統(tǒng)保護)的要點如下如圖4所示傳統(tǒng)保護取低壓側(cè)中性點電流 互感器TA0的電流構(gòu)成外接零序過流保護，作為低壓繞組及空芯電抗器單相 接地故障的主保護，動作靈敏度高，但該保護需躲開正常運行時以及外部單 相接地故障時流經(jīng)TA0的最大不平衡電流，而不平衡電流確定困難，因此它 的動作值整定困難，不利于工程實際應用。而且當?shù)蛪豪@組及空芯電抗器內(nèi) 部發(fā)生匝間短路時，產(chǎn)生的故障電流不流經(jīng)TAO，因此不能保護低壓繞組及空 芯電抗器內(nèi)部匝間短路故障。
傳統(tǒng)保護自電流互感器TA3取相電流，保護自產(chǎn)零序電流，組成零序過 壓閉鎖的零序過流保護，作為低壓繞組及空芯電抗器單相接地及匝間短路的后備保護。由于TA3安裝在可控電抗器副邊的首端，當?shù)蛪豪@組或空芯電抗
器內(nèi)部單相接地點的位置越靠近中性點，流過TA3的電流越小，保護動作靈 敏度越低，死區(qū)越大。又零序過壓閉鎖欠妥，其定值整定困難，因為檢測的 零序電壓是高壓母線的C/。，當外部遠距離單相接地時，母線f/。低，保護可能 開放會誤動；當可控電抗器內(nèi)部靠近首端單相接地時，母線t/。高，保護可能 被誤閉鎖而拒動。
傳統(tǒng)保護高壓側(cè)的電流互感器TA1與低壓側(cè)的電流互感器TA3組成三相 式比率制動的大差動保護作為高低壓側(cè)單相接地故障的主保護，這欠妥?？?控高壓并聯(lián)電抗器為y。/y。-12接線，設高壓繞組內(nèi)部A相單相接地，見圖5，
若磁勢/'『、/W，則合成磁勢( + /W")的方向與 方向同，感應到低 壓側(cè)的電流為/ ， ？由Wl。的正極性流入而i由7M3。的負極性流入，這對大差 動保護而言/'與/為模值不等的穿越性電流，保護的差動電流；減小，制動電 流/^增大，大差動保護的動作靈敏度低或者拒動。此外，大差動保護的另一 缺點是空投電抗器時的勵磁涌流對保護的影響很大，必須采取二次諧波制動。 可見，可控高壓并聯(lián)電抗器現(xiàn)有的傳統(tǒng)保護采用高低壓側(cè)電流互感器組成的 大差動保護是欠妥的。
傳統(tǒng)保護采用TA1與TA2組成的零序差動保護作為高壓繞組單相接地的 又一主保護，這也欠妥。高壓繞組內(nèi)部單相接地時零差保護與分側(cè)差動保護 的差動電流/。,都等于l3/。,+34j， 34為高壓繞組首端流向接地點的電流，3/。
3/ —3/
潛
為中性點流向接地點的電流，分側(cè)差動保護的制動電流乙,=
而零差保護的4^M4X[/^.,、 /B.,、 /f,,] = 3/。，，很大，、 /s.,、 /"為高壓繞組首 端三相的相電流；可見高壓繞組內(nèi)部單相接地時零差保護的動作靈敏度遠小于分側(cè)差動保護。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是提供一種判別可控高壓并聯(lián)電抗器內(nèi)部單相接地故障的 方法，克服零序過流保護整定困難的缺點。
為完成上述任務，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種判別可控高壓并聯(lián)電抗器 內(nèi)部單相接地故障的方法，該方法包括如下步驟
1) 在可控高壓并聯(lián)電抗器每相的低壓側(cè)接地點左右兩邊分別設置電流互 感器1LH、 2LH;
2) 自電流互感器1LH、 2LH取相電流構(gòu)成反映相電流的三相式比率制動 的分側(cè)差動保護，作為可控高壓并聯(lián)電抗器低壓繞組及空芯電抗器單相接地 故障的主保護，主保護的差動電流；=|/鼎+/層|，制動電流/^-士l/麗-4wl。
由電流互感器1LH、 2LH的三相電流保護自產(chǎn)三倍零序電流3/。,w、 3/。.2i//，
構(gòu)成零序過流以"或"門經(jīng)延時出口的保護，作為可控高壓并聯(lián)電抗器低壓 繞組及空芯電抗器單相接地及匝間短路的后備保護。
由各相可控高壓并聯(lián)電抗器高壓繞組首端及中性點側(cè)電流互感器3LH、 4LH組成反映相電流的三相式比率制動的分側(cè)差動保護，作為可控電抗器高壓 繞組單相接地故障的主保護。
本發(fā)明把高漏抗變壓器低壓繞組與空芯電抗器視為一個被保護的整體， 巧妙地在接地的中性點左右兩邊設置電流互感器1LH、2LH。由電流互感器1LH、 2LH組成反映相電流的三相式比率制動的分側(cè)差動保護，作為低壓繞組及空芯 電抗器單相接地故障的主保護，差動電流；=/^+4. ，制動電流
_丄
,/ w — 7，
當?shù)蛪豪@組或者空芯電抗器內(nèi)部任一點單相接地時，/力、析圖
于流向接地點的總電流，很大，而且L很小，保護動作的靈敏度很高。差動 保護的整定簡單、常規(guī)又明確，克服了可控電抗器現(xiàn)有傳統(tǒng)保護中TA0零序 過流保護整定困難的缺點。
圖1為本發(fā)明可控高壓并聯(lián)電抗器每相所用電流互感器配置圖2為本發(fā)明可控高壓并聯(lián)電抗器三相所用電流互感器配置圖3為本發(fā)明可控高壓并聯(lián)電抗器低壓側(cè)零序過流保護框圖4為現(xiàn)有傳統(tǒng)的可控高壓并聯(lián)電抗器每相保護所用電流互感器配置圖5為現(xiàn)有傳統(tǒng)可控高壓并聯(lián)電抗器內(nèi)部每相接地大差動保護可能拒動
分
具體實施例方式
本發(fā)明的主保護的電流互感器配置圖如圖1、 2所示，可控高壓并聯(lián)電抗 器本發(fā)明所用電流互感器配置圖。圖中，各相的1LH、 2LH——用于低壓側(cè)分 側(cè)差動保護及低壓側(cè)零序過流保護；3LH、 4LH——用于高壓側(cè)分側(cè)差動保護。 判別可控高壓并聯(lián)電抗器內(nèi)部單相接地故障的方法包括如下步驟
1) 在可控高壓并聯(lián)電抗器每相的低壓側(cè)接地點左右兩邊分別設置電流互 感器1LH、 2LH;
2) 自電流互感器1LH、 2LH取相電流構(gòu)成反映相電流的三相式比率制動 的分側(cè)差動保護，作為可控高壓并聯(lián)電抗器低壓繞組及空芯電抗器單相接地 故障的主保護，主保護的差動電流/。p制動電流L =士|/^-。
如圖3所示，圖中，TA0"用于低壓側(cè)外接零序過流保護；TA3——用 于低壓側(cè)零序過壓閉鎖的零序過流保護；TA1、 TA3——用于大差動保護；TA1、TA2——用于零差保護。本發(fā)明又巧妙地利用電流互感器1LH、 2LH保護自產(chǎn) 的3/。,w、 3/。，，構(gòu)成零序過流以"或"門經(jīng)延時出口的保護，作為低壓繞組 及空芯電抗器單相接地及匝間短路的后備保護。當?shù)蛪豪@組及空芯電抗器任 一點單相接地或匝間短路時兩個零序過流元件都動作或者只是任一個動作， 保護均可出口，靈敏度高，克服了可控電抗器現(xiàn)有傳統(tǒng)保護中TA0零序過流 保護不能保護低壓繞組及空芯電抗器內(nèi)部匝間短路和TA3零序過流保護當單 相接地點位于低壓繞組及空芯電抗器內(nèi)部時動作靈敏度降低死區(qū)大的缺點。 再者，本發(fā)明的后備保護以延時防止外部單相接地時誤動作，克服了現(xiàn)有傳 統(tǒng)保護中零序過壓閉鎖可能會導致誤動或者拒動的缺點。
L,的整定值僅躲開可控電抗器三相正常最大負荷運行時在低壓側(cè)產(chǎn)生的 三倍零序不平衡電流，不必躲開可控電抗器外部(即電力系統(tǒng))單相接地短 路時高漏抗變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)的三倍零序電流，也就是外部單相接地時允許 3i。M >IS 、 3i。.2,H >1,￡,判據(jù)啟動，而依靠長延時t來保證零序過電流保護不誤 出口，不誤跳閘。
如圖l、 2所示，本發(fā)明采用高壓繞組首端及中性點側(cè)電流互感器組成反 映相電流的三相式比率制動的分側(cè)差動保護，作為高壓繞組單相接地故障的 主保護。具備的特征是保護的動作特性折線只需躲開外部單相接地時的不 平衡電流，不必計及外部相間短路的不平衡電流(因為可控電抗器為電力系 統(tǒng)中的負載，外部相間短路時短路電流只流到短路點，不會流到電抗器)；又 由于采用分側(cè)差動保護，僅在高壓側(cè)繞組首端和中性點之間構(gòu)成差動保護， 不存在Af/ (變壓器分接頭系數(shù))及Aw (平衡系數(shù))因素，從而和傳統(tǒng)保護 相比較，保護的動作特性折線低，能提高保護動作的靈敏度。再者，可控電抗器的阻抗特大，空投時勵磁涌流小于常規(guī)的電力變壓器，且分側(cè)差動保護 的兩組電流互感器都位于高壓側(cè)，不大的勵磁涌流為穿越性電流，分側(cè)差動 保護不必采用二次諧波制動。因此，本發(fā)明采用高壓側(cè)分側(cè)差動保護替代可 控電抗器現(xiàn)有傳統(tǒng)保護中的大差動及零差保護的特征及優(yōu)點是動作靈敏度 高、動作快、保護軟件簡化。
權(quán)利要求
1、一種判別可控高壓并聯(lián)電抗器內(nèi)部單相接地故障的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟1)在可控高壓并聯(lián)電抗器每相的低壓側(cè)接地點左右兩邊分別設置電流互感器1LH、2LH；2)自電流互感器1LH、2LH取相電流構(gòu)成反映相電流的三相式比率制動的分側(cè)差動保護，作為可控高壓并聯(lián)電抗器低壓繞組及空芯電抗器單相接地故障的主保護，主保護的差動電流<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>op</mi></msub><mo>=</mo><mo>|</mo><msub> <mover><mi>I</mi><mo>·</mo> </mover> <mrow><mn>1</mn><mi>LH</mi> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mover><mi>I</mi><mo>·</mo> </mover> <mrow><mn>2</mn><mi>LH</mi> </mrow></msub><mo>|</mo><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2008101406150002C1.tif" wi="31" he="6" top= "94" left = "96" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>制動電流<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>res</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><mo>|</mo><msub> <mover><mi>I</mi><mo>·</mo> </mover> <mrow><mn>1</mn><mi>LH</mi> </mrow></msub><mo>-</mo><msub> <mover><mi>I</mi><mo>·</mo> </mover> <mrow><mn>2</mn><mi>LH</mi> </mrow></msub><mo>|</mo><mo>.</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2008101406150002C2.tif" wi="35" he="6" top= "94" left = "151" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的判別可控高壓并聯(lián)電抗器內(nèi)部單相接地故障的 方法，其特征在于，由電流互感器1LH、 2LH的三相電流保護自產(chǎn)三倍零序電 流3/。.,w、 3/,，，構(gòu)成零序過流以"或"門經(jīng)延時出口的保護，作為可控高壓 并聯(lián)電抗器低壓繞組及空芯電抗器單相接地及匝間短路的后備保護。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的判別可控高壓并聯(lián)電抗器內(nèi)部單相接地故 障的方法，其特征在于，由各相可控高壓并聯(lián)電抗器高壓繞組首端及中性點
全文摘要
本發(fā)明涉及一種判別可控高壓并聯(lián)電抗器內(nèi)部單相接地故障的方法，該方法包括如下步驟1)在可控高壓并聯(lián)電抗器每相的低壓側(cè)接地點左右兩邊分別設置電流互感器1LH、2LH；2)自電流互感器1LH、2LH取相電流構(gòu)成反映相電流的三相式比率制動的分側(cè)差動保護，作為可控高壓并聯(lián)電抗器低壓繞組及空芯電抗器單相接地故障的主保護，主保護的差動電流I<sub>op</sub>＝|i<sub>1LH</sub>+i<sub>2LH</sub>|，制動電流I<sub>res</sub>＝1/2|i<sub>1LH</sub>-i<sub>2LH</sub>|。當?shù)蛪豪@組或者空芯電抗器內(nèi)部任一點單相接地時，I<sub>op</sub>等于流向接地點的總電流，很大，而且I<sub>res</sub>很小，保護動作的靈敏度很高。差動保護的整定簡單、常規(guī)又明確，克服了可控電抗器現(xiàn)有傳統(tǒng)保護中TAO零序過流保護整定困難的缺點。
文檔編號H02H7/00GK101630832SQ20081014061
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者姚晴林, 張項安, 曹麗璐, 李瑞生, 粟小華 申請人:許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司